26t全液壓輪胎壓路機關鍵控制技術研究

張恒郡

（寶馬格（常州）工程機械有限公司，江蘇 常州 213125）

1 行駛方向控制

1.1 前進行駛

如果行駛手柄位置在中位前方，那么，行駛泵上集成的控制比例電磁閥得到一個與手柄前進角度相關的電壓值，這個電壓值與電流之間有著密切的關系，行駛泵比例電磁閥內電流的大小與機器行駛速度相對應，使得機器前行狀態。

1.2 停車

如果手柄控制（或操作）在中位，那么行駛泵比例電磁閥（或電比例閥）無法獲得電壓，此時，機器制動（或駐車）。在進行實際操作的過程中，由于無法確定機器及元件參數是否會出現振動和漂移，因此，要在手柄中設定足夠寬的中位“死區”。要想保證機器在行使的過程中遇到輕微觸動不會停車，只需手柄運行軌跡在“死區”范圍，系統認定這時手柄的位置在中間。本文提出2.4～2.6V電壓范圍內屬于停車狀態。

1.3 后退行駛

針對位于中后方的手柄來說，行駛泵上集成的控制比例電磁閥得到一個與手柄后退角度相關的電壓值，這個電壓值與電流之間有著密切的關系，行駛泵比例電磁閥內電流的大小與機器后退速度相對應，使得機器呈現后退狀態，那么行駛泵上集成的控制比例電磁閥得到一個與手柄后退角度相關的電壓值，這個電壓值與電流之間有著密切的關系，行駛泵比例電磁閥內電流的大小與機器后退速度相對應，使得機器呈現后退狀態。

在控制行駛階段的輪胎路壓機時，行駛手柄在0.5～4.5V，可以了解手柄處于哪一位置，可以借助0～100%來體現，根據圖1能夠了解行駛手柄位置會給電壓帶來怎樣的影響。

圖1 手柄行駛位置給電壓帶來的影響

2 行駛速度控制

要想從行駛速度方面對輪胎壓路機進行調節，就需要借助行駛手柄進行操作，在單位不同的情況下，加大或縮小手柄與中位之間的距離，根據所設定的參數，能夠采用控制器能夠實現對其的匹配。操作行駛手柄能夠從行駛速度方面實現對輪胎壓路機的調節，結合提前設定好的參數，讓手柄遠離或靠近中位，就能夠采用控制行駛泵斜盤角度大小的方式對速度進行匹配。機器在行駛的過程中，手柄會不斷地遠離或靠近中位，對應行駛泵的斜盤角度也會相對變化，借助電比例閥對各種電流信號進行輸入，行駛速度在該檔位下的控制范圍為零至最高速。

根據分析了解到，全液態輪胎壓路機能否高速行駛主要取決于行駛手柄和限速旋鈕。本文主要考慮存在死區的問題，因此，從補償量方面，對電流范圍進行了適當擴大，其電流控制在了(i0-ir1)～(iF+ir2)mA，（ir1，ir2分別表示起點和終點的電流補償量）。在0～100%區域內變化的限速旋鈕值，對應的電流范圍最大為0～(iF-i0)mA。

表1 全液壓輪胎壓路機的檔位與參數

當電控手柄處于前進位置時，前進電流Iq的計算公式為：

其中，Vq表示手柄在前進時的電壓值；

處于后退狀態的手柄的后退電流I′，可以按照如下公式計算：

其中，Vh表示手柄在后退時的電壓值；Vhmin表示手柄在后退時手的最小電壓值；Vh′表示限速旋鈕在手柄后退時的當前電壓值；Vhmax手柄在后退時的電壓最大值；Vh′max表示限速旋鈕在后退時的電壓最大值；Vh′min表示后退時的限速旋鈕的電壓最小值。

在對行駛手柄進行實際操作的過程中，需要從離散現象和抖動問題方面，對其輸出予以關注。由于手柄在行駛期間的位置會發生不斷的改變，所以借助控制系統能夠對手柄目前的實際位移進行實時計算。

要想盡可能地保證所有的調節都是有必要的，并且減少對控制器的處理間隙，就需要在保證控制精度的前提下，按照N個區段來單項劃分行駛手柄的各個行程，如果手柄位置變化保持在特定區間內，那么該區段中心值就是手柄取值。行駛手柄的位置如果在圖2中的Ⅱ、Ⅲ處，也就是兩區間交界點，這時候手柄會由于微量抖動而輸出振蕩值，這時候需要進一步做好對算法的修訂，也就是需要將預防抖動的算法加入控制程序算法中—目前區域在各個時刻的“中心”就是當前手柄的行使值，這時候能夠實現對恒值的輸出，如此就實現了對抖動現象的避免。

圖2 手柄電位計信號的離散化處理

其控制流程圖如圖3所示。

圖3 行駛速度及方向控制流程圖

3 柔性起步停車控制

輪胎在所有循環作業中都需要進行起步加速和停車減速。而且輪胎非常，因此，其在起步和停車時會有很大慣性。

能夠產生多少慣性負載主要由壓路機起步增速和停機減速決定，如果起步增速和停車減速越大，那么慣性負載值也就越大。對慣性負載值進行相應的控制，能夠使壓路機在起步和停車時具有柔性加/減速度，是最重要的系統控制任務之一。

在控制其停車時，應用的起步技術具有柔性的特征，因此稱為軟啟動或軟停車技術，采用變量泵排量（或斜盤擺角），能夠按照液壓系統壓力特定變化規律進行相應的變化（或斜盤擺動），對啟動階段的機器，從壓力值和慣性荷載方面，進行了降低（或優化）。在應用這一技術的過程中，需要采用“斜坡控制”，也就是對這一排量（或斜盤擺角）進行逐步控制。

如圖4所示的模塊具有輸入輸出功能，其中ic、S和io分別代表著輸入目標、斜坡步長和輸出的實際值。由于該控制器的采用為固定循環周期，以疊加步長的形式來輸入其平均掃描周期以及實際輸出，直到輸入值和輸出值之間不存在差。

圖4 斜坡函數的輸入輸出

實現柔性起步停車的原理如圖5。所有控制器在T平均掃描周期內每輸出一個io值就會導致目標ic的步長S多增加一個或減少一個，如果輸出輸入值和輸出值之間存在著比步長小的絕對差值，那么增加量或減少量與步長無關，而是這一差值。根據圖4得知，采用斜坡處理瞬間變化的目標值能夠使其成為實際輸出值，而實際輸出值這一信號是緩變的，步長決定著“緩”的程度。在結合了實際情況后，可以通過對斜坡步長的改變了改變輪胎壓路機的斜坡時間。柔性起步停車的實現流程如圖6所示。

圖5 輪胎壓路機柔性起步停車控制實現原理

圖6 柔性起步停車控制實現流程

4 快速制動控制

針對制動系統來說，其主要的作用對象就是行駛時的輪胎壓路機，快速制動起到了十分關鍵的作用，能夠使人們和機器獲得安全保證和正產運行保證。輪胎壓路機如果在作業行駛階段發生了緊急情況，那么能夠在中位快速拉回前進或后退的行駛手柄，并對行駛變量泵進行控制，使其能夠以最快的速度降到0，以此加快機器的停車速度。在加快輪胎壓路機制動速度時，所采用的方法與柔性停車十分相似，只是加大了所設定的斜坡步長，變量泵能夠更快地變為零排量。在加快機器制動速度的過程中，首先需要對觸發制動條件的判斷速度，在中位快速拉回前進狀態或后退狀態的手柄。在開展實際操作的過程中，可以結合具體因素來進行判斷，例如相關人員平時的操作習慣以及快速反應需要的速度等。所以，通常來說會給定一個t0時間范圍，如果不超過t0時間，電控手柄與中位之間的距離比系統臨界值更大，那么，認為可以快速制動輪胎壓路機，變量泵在這一條件下前進指令或后退指令都可以更快地減少電流。輪胎壓路機快速制動控制流程圖如圖7所示。

圖7 輪胎壓路機快速制動控制流程

5 結語

主要從行駛和極限荷載方面，研究了如何控制壓路機，提出了控制陽極行駛狀態和極限荷載值等的方法，從電流大小方面，通過對電比例閥的控制，使得行駛速度得到了良好的控制，根據不同的步長，通過對斜坡函數的設置，實現了柔性控制樣機起步停車，并加快了制動控制的速度；從排量方面，通過對泵的減少，能夠使變量泵更低的吸收功率，很好地控制了極限荷載。